Metabolisme Dalam Tubuh Organisme

A. Definisi Metabolisme

Metabolisme merupakan keseluruhan proses kimia enzimatis yang terjadi di dalam tubuh organisme.

Metabolisme memiliki empat fungsi spesifik, yaitu

  1. Memperoleh energi kimia dari degradasi sari makanan yang kaya energi dari lingkungan atau dari sinar matahari.
  2. Mengubah molekul nutrien menjadi prekusor unit pembangun bagi makromolekul sel.
  3. Menggabungkan unit-unit pembangun menjadi protein, asam nukleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel yang lain.
  4. Membentuk dan mendegradasi biomolekul yang diperlukan di dalam fungsi khusus sel.

Metabolisme digolongkan menjadi dua jenis, yaitu katabolisme dan anabolisme. Katabolisme merupakan pemecahan molekul organik kompleks (seperti karbohidrat, protein, dan lemak) menjadi molekul organik yang lebih sederhana. Sedangkan anabolisme adalah penyusunan molekul kompleks dari molekul yang sederhana.

B. Enzim

Enzim merupakan suatu protein yang berfungsi sebagai katalisator dalam reaksi metabolisme suatu zat yang terjadi baik di dalam sel maupun jaringan. Katalisator merupakan suatu zat yang memengaruhi kecepatan reaksi tanpa memengaruhi hasil akhirnya.

Enzim memiliki ciri khas yaitu bekerja secara spesifik. Setidaknya ada dua teori mengenai cara kerja enzim, yaitu

  1. Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci)

Teori ini dikemukakan oleh Fischer. Enzim diumpamakan seperti gembok yang mempunyai lubang kunci tempat berikatannya dengan sustrat. Bagian enzim yang berikatan dengan substrat adalah sisi aktif. Substrat diumpamakan seperti kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim.

  1. Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi)

Sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga bentuknya dapat berubah menyesuaikan bentuk substrat. Enzim memiliki beberapa sifat-sifat sebagai berikut :

  • Merupakan biokatalisator
  • Bekerja secara spesifik
  • Berupa koloid
  • Dapat bereaksi dengan substrat asam maupun basa
  • Bersifat termostabil
  • Bersifat reversible (bolak-balik)

Faktor yang memengaruhi kerja enzim antara lain suhu, pH, konsentrasi enzim dan substrat, zat-zat penggiat (aktivator), dan zat-zat penghambat (inhibitor).

Baca juga  Sistem Ekskresi Pada Manusia

C. Katabolisme

Katabolisme merupakan proses pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Contoh dari reaksi katabolisme adalah respirasi sel.

1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan adanya oksigen. Ada tiga tahap utama dalam respirasi sel, yaitu glikolisis, siklus Krebs, dan transfer elektron.

a. Glikolisis

Glikolisis merupakan proses perombakan molekul glukosa (6 atom C) menjadi molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Glikolisis terjadi di sitosol. Hasil akhir tahap glikolisis berupa 2 asam piruvat, 2NADH, 2ATP, dan 2H2O.

Sebelum memasuki tahap siklus Krebs, asam piruvat harus diubah dahulu menjadi asetil Ko-A melalui proses dekarboksilasi oksidatif.

b. Siklus Krebs

Pada tahap ini, asetil Ko-A disatukan dengan asam oksaloasetat. Asam oksaloasetat adalah suatu asam dengan empat karbon dengan dua gugus karboksil. Siklus Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria.

c. Transfer Elektron

Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Reaksi transfer elektron secara sederhana adalah sebagai berikut.

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

Secara sederhana reaksi repirasi sel dapat ditulis:

C6H12O6 + O2 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Oleh karena 2 ATP digunakan oleh elektron untuk masuk mitokondria, maka keseluruhan ATP yang dihasilkan sebanyak 36 ATP.

2. Respirasi Anaerobik

Respirasi anaerobik adalah respirasi yang terjadi tanpa adanya oksigen dan disebut juga fermentasi. Beberapa contoh fermentasi dalam kehidupan adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol.

Fermentasi asam laktat terjadi di dalam otot. Bahan bakarnya berupa asam piruvat hasil dari glikolisis. Fermentasi asam laktat menghasilkan 2 ATP. Asam laktat akan tertimbun di dalam otot.

Timbunan asam laktat yang berlebihan akan mengakibatkan otot merasa lelah, pegal, dan linu. Fermentasi alkohol biasanya terjadi pada kelompok ragi atau khamir. Asam piruvat yang dipakai berasal dari reaksi glikolisis. Hasil fermentasinya berupa CO2 dan etanol serta dihasilkan 2 ATP.

Baca juga  Reproduksi Sel

D. Anabolisme

Anabolisme merupakan peristiwa penyusunan molekul kompleks dari molekul yang sederhana. Proses ini pada umumnya memerlukan energi, seperti energi cahaya dan energi kimia.

1. Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses penyusunan zat anorganik H2O dan CO2 menjadi senyawa organik kompleks yang memerlukan energi cahaya. Proses ini hanya terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil. Fotosintesis berlangsung dalam 2 tahap reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

a. Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi bila ada cahaya. Peristiwa ini terjadi di dalam grana kloroplas. Energi cahaya yang diserap oleh kloroplas akan mengakibatkan elektron dari klorofil a terlepas. Elektron ini digunakan untuk menguraikan H2O menjadi ion H+ dan O2. Peristiwa ini disebut fotolisis.

Terdapat dua siklus yang terjadi setelah elektron dari klorofil a terlepas, yaitu siklus elektron siklik dan siklus elektron nonsiklik. Siklus elektron siklik berlangsung dalam fotosistem I. Siklus ini berawal dari elektron P700. Perjalanan elektron siklik akan menghasilkan ATP dan tidak menghasilkan NADPH dan O2.

Pada perjalanan siklus elektron nonsiklik, elektron berawal dari P700, kemudian ditangkap akseptor elektron. Selanjutnya menempuh jalan elektron siklik, tetapi tidak kembali lagi ke P700. Pada saat elektron kehilangan energinya, ion H+ mengalir melalui membran tilakoid dan mendorong terbentuknya ATP.

b. Reaksi Gelap

Reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Reaksi ini diawali dengan fiksasi CO2 oleh ribulose bifosfat (RuBP), dengan bantuan ion H+ hasil dari reaksi terang. Reaksi gelap lebih dikenal dengan siklus Calvin-Benson atau Siklus Calvin. Ada tiga tahapan dalam siklus ini, yaitu fase fiksasi, fase reduksi, dan fase regenerasi.

Pada fase fiksasi terjadi penambatan CO2 oleh ribulose bifosfat (RuBP) menjadi asam fosfogliserat (APG). Pada fase reduksi terjadi pemakaian ion H+ dari NADPH untuk mereduksi asam fosfogliseraldehid (PGAL). Selanjutnya, 2 molekul PGAL akan membentuk glukosa. Pada fase regenerasi terjadi pembentukan kembali RuBP dan PGAL. Dengan terbentuknya RuBP penambatan CO2 kembali berlangsung.

Baca juga  Sistem Gerak Manusia

2. Kemosintesis

Kemosintesis merupakan pembentukan senyawa organik dari bahan anorganik dengan menggunakan energi kimia. Kemosintesis terjadi pada bakteri sulfur, bakteri besi, bakteri Nitrosomonas, Nitrobacter, dan Nitrosococcus (bakteri Nitrogen).

Sumber: Sukses Kuasai Materi Biologi SMA

Bagikan Artikel

Tinggalkan Balasan